欢迎访问喜蛋文章网
你的位置:首页 > 经典文章 > 文章正文

带电小球在空间中不动,我边走路边观测是不是能看见磁场,我要是加速走路是不是还能看见电磁波

时间: 2021-06-24 06:58:27 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 93次

带电小球在空间中不动,我边走路边观测是不是能看见磁场,我要是加速走路是不是还能看见电磁波

用手电照天空1分钟后关闭,光能去到宇宙边缘么?

不能,因为光子不是一直存在的,而且大气层中有很多空气分子,还有云层的阻挡,这些物质都会吸收发射出去的光子,所以光没办法去到宇宙边缘。
不能。因为宇宙很大,大到无边无际,所以用手电照天空1分钟后关闭,光会在宇宙中一直传播下去,不会去到宇宙边缘。
并不能,因为光子不可以一直存在,在地球的大气层在布满大量的客气分子和灰尘,这些物质的原子都会吸收光子,等不到宇宙边缘,这束光就会在传播途中能量耗尽消失。

拿手电照天空这件事相信大家都干过,手电啪一打开,一条直溜溜的光柱就直冲云霄,在特别黑暗的夜晚还能看到天上被光打亮的云朵。


这时我们心里就会想:光还跑的真是快!要是一直拿着手电筒照,这些光会跑向哪里?地球以外假如有人的话,他们会不会被我的手电晃到眼?如果我把手电关闭,刚才发射的光子能飞到宇宙边缘吗?


现在除了手电筒照天空以外,城市的夜景中还有随处看见的大功率探照灯,甚至是将光子在发射腔中压缩以后射出去的激光,这些比手电筒的光度更大,问题是这些光能飞到哪里?

想要解决这个问题,我们先要了解光是什么?

人类对光本质的理解其实一直贯穿着整个科学史和人类是万物的认知过程,在古希腊时期人们虽然已经知道了光的反射和折射定律,也运用光来为生活提供便利。


但是我们对光的认识在几千年来都一直停留在表面上,根本无法窥探其本质。直到17世纪,牛顿力学的提出彻底推翻了数千年来的神学根基,建立了一个完善而严密的科学研究体系。


也彻底的将自然科学和宗教神学分离,至此人类对光本质的研究才缓慢的起步。牛顿在建立力学体系的同时,也对光的本质做了研究,首次通过三棱镜将太阳光分为不同的颜色,并且提出了解释光本质的微粒说。

牛顿认为光是有不同颜色的微粒组成的,当光经过三棱镜时,不同微粒组成的光具有不同的折射率才会分解出不同的颜色。


和牛顿同一时代的惠更斯不这样认为,他更倾向于光的波动说,认为光是一种依靠以太传播的机械波,光的波动说可以完美的解释光的衍射现象。

例如,你将手放在阳光下,如果光是像牛顿说的微粒,那么你的手会形成明暗分明的样子,但是真实的情况是手的影子边缘是模糊的,因此惠更斯认为这是波的一种衍射现象。


虽然他两说的都不对,但是这也是人们对光本质理解的一次巨大飞跃,到19世纪初,托马斯·杨利用双缝干涉实验,证明了光在经过两个狭缝的时候会发生类似于水波的干涉条纹。


实验结果有力的证明了光是一种波,在光的问题上惠更斯至少比牛顿更正确一些。但是到了19世纪末,海因里希·赫兹发现了物理学中神奇的一个现象:光电效应。


当特定频率的光打在某些金属上,会导致金属表面的电子吸收能量以后溢出,从而形成电流,但是这个过程跟光的强度和照射的时间长度无关,只跟光的频率有关,这用光的波动性无法解释而且相互矛盾。

而解释这个问题的正是爱因斯坦,他将量子假说应用在光电效应上,并且提出了光量子,至此光的波粒二象性本质就出现在了人们的视野中


不过需要注意的是,爱因斯坦所说的光量子是指一份能量,也就是光子,和牛顿所说的实物微粒有本质的区别。

对光本质的理解,以及量子理论的提出,为人类打开了为围观世界的大门,为后来量子力学的发展奠定了基础。

现在我们知道光子是一个规范玻色子,在低能量状态下光子和光子不能相互碰撞,可以同时处在一个量子态和空间位置,也就是说大量的光子可以无限的压缩到一个很小的体积内,这就是我们后来制造激光的原理。


可见光是电磁波频谱中一个非常窄的波段,光子是传递电磁相互作用力的媒介,特定波长的光会被某些原子中的电子吸收,导致电子获得动能,跃迁到更高的能量状态。

当这个电子从高能量状态落回基态时,也会发射出同样波长的光子。光的发射和吸收是不连续的,而是由一份一份的光量子组成的。

而光电效应正是电子吸收了特定能量的光子以后,其所拥有的动能足以摆脱原子核的束缚发生的逃逸现象。

光速问题,手电筒的光能传播到哪里?

人们在对光本质了解的同时,也对传播的速度进行了研究,同样的几千年来人们也一直认为光速是无限的。不过到了17世纪伽利略认为光速是有限的,并且尝试通过两个相隔一千米的山和两个灯笼来测量光速。


一千米这样的距离在光面前不值一提,所以伽利略的实验的失败是注定的,他得出来的结论是,光速非常快。

真正通过实际观测证明光速有限并测量出光速的是丹麦的天文学家奥勒·罗默,他通过观察木星卫星木卫一的视运动,测量出的光速为214300KM/S。这个数字明显偏小,但仍值得人们铭记。


在罗默之后,许多的科学家利用不同的方法对光速进行测量,得出了越来越准确的光速数值。

我们了解了光的本质和光的速度以后就可以知道,当我们打开手电的一瞬间,手电筒会向天空中发射大量的光子,这些光子以大约299792公里/秒的速度向地球以外传播。


如果光子不会消失,那么它就可以在无限的时间内到达无限的距离,你的手电光可能会闪到宇宙中其他外星人的眼睛。


但是光子并不可以一直存在,因为在地球的大气层中充斥着大量的空气分子,而且天空中还有云层,这些物质的原子都是吸收光子,导致我们从地球外看,都很难看到手电筒的光线从地球发射出来。


就算你的手电光度非常高,穿透了地球的大气层达到了宇宙空间,但是宇宙空间也并非空无一物,其中也存在微尘,这些物质也会在光线的传播途中使得光的能量发生衰减。在遥远的地方这些光子也会被吸收殆尽。

假如你的手电光度极强,可以媲美宇宙中的大质量蓝星的光度,那么宇宙尘埃的吸收能力将不足以使得你所发出的光线在变弱,那么这些光子会在无限长的时间内到达宇宙的边缘吗?


其实并不能!除了宇宙尘埃对光线的吸收外,我们的宇宙还在加速膨胀,目前在距离地球136光年以外的地方,那里的空间膨胀速度已经超过了光速,所以光子的有限速度并不能追上比自己还膨胀还快的宇宙。

而且空间在膨胀的过程中,也会将光的波长拉长,使其能量降低,你发出的可见光可能会在一段时间内,被拉长到红外波段。

所以,不管你用手电筒照射了多长时间,哪怕是一直在照射,手电筒所发出的光子基本上都会在有限的距离内被吸收殆尽。有幸逃脱的、没有被吸收的光子,也会因为宇宙加速膨胀不能达到宇宙的边缘。

最终这些光子会在漫长的旅途中从可见光谱中消失,进入红外线波段、微波波段、甚至是无线电波段。

相信很多人都拿手电筒向天空照射过,当手电筒的开关一打开,就会发出一条直溜溜的光柱直冲云霄,尤其在特别黑暗的夜里面,这样的光线被打到天空当中,显的特别光亮,相信很多人在这个时候头脑里面也会出现同一个问题,那就是,手电筒发出来的关注照到哪里去了?这个光柱能照到宇宙边缘吗?毕竟人们都知道,光的速度是人类已知的最快速度,当手电筒发出关注之后,迅速的就会消失在夜空当中,想要找到这个问题的答案,我们就需要先了解一下光到底是什么东西?

实际上,人类对光本质的理解,长时间的一直贯穿着整个科学史和人类是万物的认知过程,早在古希腊时期,人们就已经知道了光的反射和折射定律,还运用光来为生活提供便利。但是,在人类对光认知的这数千年里面,并没有什么重大的突破,还一直停留在最基本的表面上,直到17世纪时,牛顿力学的提出了彻底推翻了数千年来的神学根基,建立了一个完善而严密的科学研究体系。根据牛顿提出的这个科学研究体系,使得人类将自然科学和宗教神学分离,至此,人类对光本质的研究才开始缓慢的起步。



值得注意的是,牛顿在建立力学体系的同时,也对光的本质做了研究,他还首次通过三棱镜将太阳光分为不同的颜色,并且提出了解释光本质的微粒说。在牛顿看来,光是由不同的颜色和微粒组成起来的,当光经过三棱镜时,不同微粒组成的光,具有不同的折射率才会分解出不同的颜色,当然,直到19世纪以后,人类对光的研究又达到了一个新的高度,托马斯·杨利用双缝干涉实验,证明了光在经过两个狭缝的时候会发生类似于水波的干涉条纹。这样的实验结果有力的证明了光是一种波,在光的问题上惠更斯至少比牛顿更正确一些。不过,时间到了20世纪初,海因里希-赫兹又发现了物理学中神奇的一个现象,那就是光电效应。海因里希-赫兹发现,当特定频率的光打在某些金属上,会导致金属表面的电子吸收能量以后溢出,从而形成电流,但是这个过程跟光的强度和照射的时间长度无关,只跟光的频率有关,这用光的波动性无法解释而且相互矛盾。

虽然海因里希-赫兹并没有解开这个问题,但是,随着时间的推移,这个问题被著名的科学家爱因斯坦给彻底解开了,爱因斯坦将量子假说应用在光电效应上,并且提出了光量子,至此,光的波粒二象性本质就出现在了人们的视野中,不过需要注意的是,爱因斯坦所说的光量子是指一份能量,也就是光子,和牛顿所说的实物微粒那是有着最基本的本质区别的。



了解到这里,相信大家对光就有了一个基本的了解,大家也就知道了光子是一个规范玻色子,在低能量状态下光子和光子不能相互碰撞,可以同时处在一个量子态和空间位置,也就是说,大量的光子可以无限的压缩到一个很小的体积内,这就是我们后来制造激光的原理。可见光是电磁波频谱中一个非常窄的波段,光子是传递电磁相互作用力的媒介,特定波长的光会被某些原子中的电子吸收,导致电子获得动能,跃迁到更高的能量状态,而光电效应正是电子吸收了特定能量的光子以后,其所拥有的动能足以摆脱原子核的束缚发生的逃逸现象。

当我们了解了光的本质以及光的速度以后,基本上就可以知道,当我们打开手电的一瞬间,手电筒会向天空中发射大量的光子,这些光子以大约299792公里/秒的速度向地球以外传播。假设光子永远不会消逝的话,那么手电筒发出的光,就可以无限时间的到达无限的距离上,也就是说,当你在夜间打开手电筒发出一束光柱之后,手电筒发出来的光可能会照射到宇宙的最远端,虽然我们现在还不清楚宇宙究竟有多大,但是,手电筒发出的光,理论上可以照射到无限远的距离,如果宇宙有边缘的话,这束光还是有可能照射到宇宙边缘的。

我知道动物能提前预知一些大型的天气异常、地震等,不知道是不是与磁场有关系?

我个人以为这中间跟磁场有一点的关系,我想找个明白人给我说说,或者是给个权威科学论文的链接。 谢谢各位!
因为人可以听到声音频率的范围是20HZ~20000HZ,而低于这范围活高于这范围的,人类将听不到。有些动物可以听到低于20HZ的次声波,所以他们可以听到地震前,地壳中发出来的次声波,便可以及时逃跑了。
研究发现,地震前的声波发射等机械刺激、地气味等化学刺激和震前电场、电磁波、地温、地下水和空气离子等因素都会发生各种变化,由于动物的某些感觉器官十分灵敏,可能与导致震前动物的异常行为有关。
因动物的机体具有极其复杂而敏感的环境变化感知系统,如狗的嗅觉对某些气体的敏感程度比人高出100~10000倍,能优先于人探测到临震前由地下释放出来的某些气味;蟑螂的一对尾须上覆盖着2000根密密麻麻的丝状小毛,小毛的根部构成一个高度灵敏的微型“感震器”,不但能感觉振动的强度,而且能感觉出压力来自何方。
临震前的某些地球物理和地球化学前兆因素,有可能为附近环境中的某些动物首先觉察而产生相应的异常反应,经试验将家鸽腿部的振动感受器切断,结果震前别的家鸽都出现惊飞现象,而作过手术的家鸽则很平静;有一种鲶鱼在地震前会翻身,原来鲶鱼对轻微震动的感觉十分灵敏,而地震前所引起的微弱电流变化,也能被鲶鱼特别灵敏的感受器感觉到。有些动物如猫、雉、鼠、蛇、鱼等可能是由于察觉到人所听不到的前兆地声而表现异常。蛇的低音波接收能力很强,这种类似春雷般的地声低频振动能将冬眠动物唤醒,使它们不适时令地爬出洞穴。不少鱼类在地震前会漂浮于水面,有的甚至会跃上岸来,原来鱼类具有相当灵敏的感觉振动的器官——内耳和侧线,内耳感觉高频率的振动,侧线感觉低频率的振动。另外,地震前地温增高和含硫地气的逸出也是促使冬眠蛇出洞的双重作用因素,地震前逸出的某些可溶性地气,如硫化氢等含硫地气和二氧化碳等又是引起震前所常见的淡水鱼类漂浮水面等异常行为的重要因素。
再者,地震前静电场的变化及土壤和水中氡放射性含量的变化都会导致空气中正、负离子的含量的变化,而震前空气中正、负离子浓度的变化,也可能是激起某些动物震前异常反应的重要因素。
但是动物的异常现象并非都与地震有关。有时天气的变化、生存条件的改变、其他生物的干扰、环境的污染、饲养条件的改变和机体本身生理机能的变化,如发情、怀孕、哺乳、疾病、恶习发作等,也会使动物引起异常反应。因此,对动物的异常现象不能都认为是地震预兆,必须结合其他震前预兆进行综合分析,以便识别真假。
在我国的史籍上,有许多关于地震前「水陆生物顿有异象」之记载,例如:野鸡突鸣、捕鱼丰收、老鼠忽而绝迹、海边有鱼上岸、蜜蜂低处作巢、猫绝踪迹、夜间鸟鸣、鲶鱼出游等等。虽然这些动物的异常现象未能以科学证明可以预测地震,但动物因受大自然支配,基于求生保卫的本能,对自然现象之变化比人类敏感,却是事实。
何以动物对地震远较人类敏感?动物,尤其是鸟类对地震的感觉远较人类为敏感。在人类还没有发觉震动前,家禽已先惊觉到第一个地震波到达,其原因可能是动物对于低频率震动比较敏感的缘故。地震波所传播之处,低频率波虽然振幅通常比最大振幅波动为小,但其行速却最快,因此会首先到达。而低频率震动与较高频率震动,在能量相等之情况下,低频率震动可能不为人类所立即感到,而动物则能马上发觉到。
动物观察:动物异于人类的天赋本能,也被一些单位用于预测地震的发生。尤其是鸟类,其对地震的感觉远较人类为敏感。在人类还没有发觉震动前,通常家禽已预先惊觉到第一个地震波到达,其原因可能是动物对于低频率震动比较敏感的缘故。地震波所传播之处,低频率波虽然振幅通常比最大振幅波动为小,但其行速却最快,因此会首先到达。而低频率震动与较高频率震动,在能量相等之情况下,低频率震动可能不为人类所立即感到,而动物则能马上发觉到。此外,属于底栖无鳞的鱼类,例如鲶鱼,具有极发达的电觉器官,地震发生前,电磁场每每发生变化,此类敏感的鱼,会产生焦躁不安的反应。因此日本人自古就有养鲶鱼来预测地震的习惯。他们每天会轻敲养鲶鱼的鱼缸,如果鲶鱼静伏不动,表示当天不会有地震;如果鲶鱼上下游动焦躁不安,表示不久可能会有地震发生。
许多动物的某些器官感觉特别灵敏,它能比人类提前知道一些灾害事件的发生,例如海洋中水母能预报风暴,老鼠能事先躲避矿井崩塌或有害气体等等。至于在视觉、听觉、触觉、振动觉,平衡觉器官中,哪些起了主要作用,哪些又起了辅助判断作用,对不同的动物可能有所不同。伴随地震而产生的物理、化学变化(振动、电、磁、气象、水氡含量异常等),往往能使一些动物的某种感觉器官受到刺激而发生异常反应。如一个地区的重力发生变异,某些动物可能能过它的平衡器官感觉到;一种振动异常,某些动物的听觉器官也许能够察觉出来。地震前地下岩层早已在逐日缓慢活动,呈现出蠕动状态,而断层面之间又具有强大的磨擦力,于是有人认为在磨擦的断层面上会产生一种每秒钟仅几次至十多次、低于人的听觉所能感觉到的低频声波。人要在每秒20次以上的声波才能感觉到,而动物则不然。那些感觉十分灵敏的动物,在感触到这种声波时,便会惊恐万状,以致出现冬蛇出洞,鱼跃水面,猪牛跳圈,狗哭狼吼等异常现象。动物异常的种类很多,有大牲畜、家禽、穴居动物、冬眠动物、鱼类等等。动物反常的情形,人们也有几句顺口溜总结得好:
震前动物有预兆,群测群防很重要。
牛羊骡马不进厩,猪不吃食狗乱咬。
鸭不下水岸上闹,鸡飞上树高声叫。
冰天雪地蛇出洞,大鼠叼着小鼠跑。
兔子竖耳蹦又撞,鱼跃水面惶惶跳。
蜜蜂群迁闹轰轰,鸽子惊飞不回巢。
家家户户都观察,发现异常快报告。
除此之外,有些植物在震前也有异常反应,如不适季节的发芽、开花、结果或大面积枯萎与异常繁茂等。
动物为什么能事前知道地震?因为许多动物的器官对自然灾害特别敏感,它们比人能提前知道灾害的来临。如1975年2月4日海城、营口发生的7.3级地震前一个半月,就有冬眠的蛇出洞;许多鹅惊慌失措,乱叫不进窝,有的还飞起来。震前一两天猪不吃食,用力爬墙、拱门。地震前两天小猎互相乱咬,十几条小猪的尾巴都被咬掉。一只黑母鸡就在2月4日地震时飞上了树。一条雌马甲鱼在埒前20分钟突然翻腾,跃出水面,并发出尖叫声。营口一生产队有6条牛,震前头一天,有4头牛打呆拼角,2头牛拼命用蹄子刨地;鹿场的一群梅花鹿突然乱跑乱窜,有的前腿被挤骨折。
中国科学院对鸽与地震关系进行了实验观察,发现鸽子的胫骨的腓骨之间骨膜附近,有种椭球状小体,比小米还小,约有百余颗,有神经连着,形如一串葡萄。它们对震动十分敏感,刺激振幅达十分之几微米,就引起神经电发放。生物物理所用100只鸽子实验。将50只鸽子腿上的小颗粒切除,另50只保留不动,在4级地震前,后者惊飞不已,前者安静如常。说明切除腿部颗粒后与中枢神经失去了联系。
我看过一篇文章,它上面说动物能提前预知一些大型的天气异常、地震等是听到了人类听觉范围以外的声音,也就是次声波或超声波,一般都是次声波。地震是可以产生次声波的。地质的变化或气象的变化一般不会引起地磁场的变化
你找不着明白人。这种现象如果属于物理变化仪器就测出来了、如果有规律性就可以预报了。自作聪明的人的确不少!

球形闪电是怎么回事?

球形闪电是怎么回事?

球状闪电俗称滚地雷,就是一个呈圆球形的闪电球。这是一个真实的物理现象,绝非科幻小说或卡通片集的能量炮。这种现象早于1838年便有文献记载,科学家已研究逾160年,有关的报告多达数千份,也有二千多份科学论文出版,但是我们对此现象仍未有合理的解释,可是说它可以穿越任何物体是不可信的。

球状闪电通常都在雷暴之下发生,它十分光亮,略呈圆球形,直径大约是20至50 cm。通常它只会维持数秒,但也有维持了1-2分钟的纪录。更神奇的是它可以在空气中独立而缓慢地移动。有少数目击者说它会随着金属物品走,例如电话线,但多数人都说它的路径不定。绝大部份目击者都说它是横向移动的。在它短短几秒的生命中,它的光度、形状和大小都保持不变。它曾在空地、封闭的房间内、甚至飞机仓内出现!有迹象显示,它跟云层与地面之间的闪电(即常见的普通闪电)有密切关系,有目击者说它会在普通闪电后形成或消失。球状闪电有可能激烈地爆发,也可能会安静地突然消失。在颜色方面,则众说纷纭,没有一致的描述。

球状闪电具有破坏力。它既可以破坏玻璃窗,也能使墙壁的外层剥落。它也曾造成人和动物的伤亡,但由于资料不足,未能了解致死的真正原因。没有证据显示球状闪电会破坏树木,这与普通闪电略有不同。球状闪电几乎无法被破坏,有人曾用步枪射中过球状闪电,但是无效。

由于球状闪电出现的频率很低,科学家难以做系统的观测,至今也没有人拍摄得高质量的照片来作科学研究。理论方面,有人认为它是灼热的空气团或气化了的元素,例如碳、钠又或是铜。虽然这个理论可以解释球状闪电的部分特性,却不能说明为什么它可以在飞机仓内形成。此外还有许多不同的说法,如等离子体、离子、带电的尘埃、有外层电子壳的水……,但没有一个理论可以完满地解释这个科学悬案。如果你有见过球状闪电或拍到它的照片,一定要把所有资料记录下来呀!那将会是十分宝贵的研究资料。

球状闪电之所以神秘,实在是因为它并不常见,它飘渺的行踪、多变的色彩和外形以及它刹时间巨大的破坏力都让人类着迷。所以,早在古希腊的年代,人们就开始留意这种奇特的自然现象了。

球状闪电是闪电形态的一种,亦称之为球闪,民间则常称之为滚地雷。球状闪电的平均直径为25厘米,大多数在10~100厘米之间,小的只有0.5厘米,最大的直径达数米。球状闪电偶尔也有环状或中心向外延伸的蓝色光晕,发出火花或射线。颜色常见的为橙红色或红色,当它以特别明亮并使人目眩的强光出现时,也可看到黄、蓝和绿色。其寿命只有1~5秒,最长的可达数分钟。
球状闪电的行走路线,一般是从高空直接下降,接近地面时突然改向作水平移动;有的突然在地面出现,弯曲前进;也有沿着地表滚动并迅速旋转的;运动速度常为每秒1~2米。它可以穿过门窗,常见的是穿过烟囱后进入建筑物,它甚至可以在导线上滑动,有时还发出“嗡嗡”响声。多数火球无声消失,有的在消失时有爆炸声,可以造成破坏,甚至使建筑物倒塌,使人和家畜死亡。遇人遇物后即发生惊人的爆炸,产生刺鼻的气味,造成伤亡、火灾等事故。
预防球状闪电的办法是,在雷雨天气,紧闭门窗,避免穿堂风。如果遇到飘浮的“火球”,轻轻的避开它,千万不要去碰它。
科学家推测,球状闪电是一种气体的漩涡产生于闪电通路的急转弯处,是一团带有高电荷的气体混合物,主要由氧、氮、氢以及少量的氧化氢组成。通常发生在枝状闪电之后,似乎枝状闪电是产生球状闪电的必要条件。球状闪电较为罕见,因而研究它十分困难,至今仍然是自然界中的一个谜。

球状闪电的一般性质

球状闪电至今仍是人们不能解释的奇怪自然现象。许多目击者认为,球状闪电的运动就像是有智慧的,好像它知道要去哪里,如果它进到一个房间,它通常是穿过门口或窗户再到走廊。当然,这只是人们的想象。

根据众多的目击材料,我们大概可以勾勒出球状闪电的基本轮廓。这种发光的球体大小在高尔夫球和足球之间,颜色有白、绿、黄、橙之分,其亮度可与100瓦灯泡相当。球状闪电持续时间一般在5~10秒左右,它会随气流的起伏在近地的空中自在飘飞,有时逆风而行,可穿门窗,进室内,甚至穿过炉子烟筒。有时会悬停,有时会无声消失,有时又会碰到障碍物爆炸发出巨响而消失。球状闪电运行速度缓慢,有时与人跑速度差不多,极少情况下它会发出轻微的唿哨声、嘁嘁声或咝咝声。一个共同的特点是,球状闪电几乎总是发生在雷暴天。

球状闪电的特点

大小
球状闪电直径从15~30厘米不等,但也有人见过直径1~2厘米和5~10米大小的。能以固定的频率改变其直径大小,可逐渐衰弱变小,爆炸可使其体积增加并使其终结。能靠分解或重组改变大小。

形状
大部分报道为球形或卵形,还有扁长方形、立方体、圆环状、哑铃形、云雾形、圆柱形、子弹形、雪茄形、锥形、透镜形、盾形和螺旋形等。

颜色
两种最常见的颜色是白色和橘黄色,其他较常见的是红、蓝、黄和绿色,银色和黑色很少见。有些球状闪电会变色。

速度
可从静止到难以想像的高速(每小时2万多公里,但这种情况不是在雷暴中),一般速度约为每秒5米,即每小时18公里。

结构
似乎是某种等离子体或云雾状物质,有的球状闪电中心是透明的,有的是中空的,或根本没有明显的固定结构,有些球状闪电似乎处在动态变化之中。

运动性
有时是静止的。大部分为直线运动,有些是在一静止位置旋转,有些是不停地转动,有些是按明显的复杂路径来运行的。

寿命
球状闪电一般会持续几秒钟,如7~8秒钟,有些可长达1分钟以上。

行为
有些会模仿周围的物体运动,有些直冲大地。有些球状闪电似乎在“调查”其他物体。大部分被引向金属性或磁性物体,会发生强烈碰撞,有时会造成很大损伤。闪电球会跳动、分解、重组、衰减、爆炸或同时发生这些变化。

声音
极少情况会形成噼哩啪啦或嘶嘶的声音。

味道
目击者说有烧焦的或硫磺的味道。还说有时有烧焦油或氨水或臭氧的气味。

混合性状

温度:触到球状闪电的人都说它相当凉——即没有热的感觉。但它却可以煮开锅、熔电线和加热金属。

亮度:球状闪电一般都像路灯一样亮。它们有时白天即可见到,但人们通常是夜间见到它们照亮了大地。

发生:它们通常发生在雷暴之时,但极少也会发生在之前或之后。大多数的球状闪电都伴随着普通闪电——盘旋着待机而发,但有时它们也像普通闪电一样从云端直击大地。

千奇百怪的目击记录

上世纪40年代,在法国的小城镇里,有3个士兵在一棵菩提树下躲雨时被雷击毙了,但他们仍然站着,像没事一样。雷雨之后,行人跟他们说话,却不见回应,当行人去接触他们时,3具尸体顿时倒地,化成了一堆灰烬。

1956年夏的一个正午,在苏联某个集体农庄,两个孩子在牛棚里躲雨。突然,房前的白杨树下滚落一个橙黄色的火球直向他们逼来,一个孩子踢了它一脚,轰隆一声,火球爆炸了,牛棚里的12头牛炸死了11头,孩子们被震倒在地,但没有受伤。事后,人们才知道那个火球是罕见的球状闪电。

在美国的一个小城里曾发生了一件怪事:一位主妇从市场回到家里,打开电冰箱一看,她放进去的生鸭、生肉全都变成了熟食品。后经科学家的研究才明白,是球状闪电把冰箱变成了电炉,奇怪的是冰箱没有损坏!

1981年1月的一天,苏联一架客机在黑海附近遭遇球状闪电。一个大火球闯入驾驶舱,发出爆炸声。几秒钟后又穿过密封的金属舱壁,出现在乘客的座舱里,戏剧性的表演一番后,发出不大的声音离开飞机。事后检查,机头机尾的金属壁各出现一个窟窿,内壁却完好无损。

在美国俄勒冈州,一个球状闪电来去如风,先在纱门上留下了一个篮球大的洞,然后直奔地下室,毫不留情的毁坏了一个旧轧干机;俄罗斯一位教师的经历更可怕,一个80厘米直径的球状闪电在他头上来回跳动不下20次,然后悄然消失了;此外,前苏联也有报道说,一个球状闪电飞进了一个盛水的大锅里,水立刻沸腾起来,球状闪电在锅里翻滚了10分钟才熄灭; 另有一次,一个足球大小的球状闪电沿街滚动、跳跃,接触到地面时,竟炸出了一些深半米、直径1米的坑,最后,随着一声轰响,火球钻进地下。

1999年3月16日下午,我国湖北省北部的枣阳市忽然间闪电频发,雷声惊天,当场造成9人死亡、20余人受伤的罕见灾害。据目击者称,雷击现场有一片红光,这正是球状闪电的特征。

有人怀疑,上个世纪发生在俄罗斯的通古斯大爆炸的罪魁祸首就是球状闪电。

探索球状闪电的本质

到底什么是不可思议的球状闪电?多少年来,科学界都认为球状闪电是子虚乌有的现象,直到最近几十年才承认它的真实性。

早在1955年,苏联物理学家便提出球状闪电是雷暴中所产生的电磁干扰效应所引起的。1991年,日本科学家报道了他们在实验中观察到微波干扰所产生的一系列类似球状闪电的现象,他们的人造等离子球也显示出球状闪电的一些特性,如它可沿与主气流相反的方向运动,并可穿越固体物质。

1998年,一位西班牙物理学家认为,所谓的神秘球状闪电其成因并不神秘,这一现象很可能是闪电产生过程中,磁场约束发光等离子体所形成。他建立了闪电磁场模型,认为关键是闪电过程中形成的水平磁场和垂直磁场磁力线圈相互交织而成的磁力线网。在某些特殊情况下 ,这一磁力线网有可能会呈现出球形,而发光等离子体会被这一网所“俘获”而形成球状闪电。这一火球效应会一直持续到等离子体开始冷却。研究人员指出,根据他们的预算,火球持续时间最多可达10至15秒。当等离子体冷却后,电子开始被原子所束缚,等离子体内部电阻变大、电流趋弱,周围的磁场也将随之瓦解,最终火球不复存在。

按照这一理论,球状闪电绝大部分较冷,但在沿磁力线方向局部温度则极高。研究人员指出,据此就可很好的解释为什么火球并不发热而触到物体后往往容易着火。

2000年,两位新西兰科学家提出了他们的新理论。当一般的枝状闪电击到土壤中,土壤中的矿物质会转换成纳米纯硅和硅化合物颗粒。这些尺寸不足十分之一微米的微型颗粒,会在闪电的能量作用下由土壤蒸发进入大气。这一过程,就像抽烟者从嘴中吐出烟圈。进入大气的含硅颗粒会首先连接成链,然后组成能随气流运动的球状细丝网。该球状细丝网中的颗粒具有很高活性,会在特定条件下缓慢燃烧,并释放出光和热而形成所谓球状闪电。

一些目击者曾报告说,他们看到的球状闪电能穿墙越窗,甚至能通过飞机的机身,这一理论对此也能解释。大多数房屋的门窗周围都有缝隙,而含硅颗粒组成的球状细丝网极具弹性,只要空气能过的地方细丝网也应能通行。也就是说,如果空气能穿过门窗,那么该细丝网也能“挤过”,并会随后重新恢复形状。

科学家以闪电样本的放电来试验土壤样本,结果确实产生了聚合的纳米粒子,这些离子的氧化速度与球状闪电一致。

研究的新进展

2002年1月15日英国皇家学会在其学术杂志《哲学学报》的专刊上发表了一组有关球状闪电理论的文章。这些理论分别由物理化学家、物理学家和化学工程师提出。他们提出了3个解释球状闪电缘由的新理论。其主要内容分别是:

1.球状闪电是由含有水合离子的小水滴组成的,它通过离子反应来释放能量。在这个理论中,球状闪电是一个包含等离子体的电化学结构,这一结构是由温度、压力、电磁场和重力场的微妙平衡来维持的。

2.球状闪电是由聚合体细丝缠绕而成,通过表面放电来释放能量。在该理论中,灰尘中的自然微粒,像来源于纤维素、煤烟或硅土中的微粒都能形成细丝状结构,这些细丝聚合起来就变成了一个高度充电的球体,当它表面放电时,就发出了光和热。

3.球状闪电是由金属纳米粒子链构成,其能量释放是通过金属纳米粒子的表面氧化来进行的。在这个理论中,普通的闪电能引起像土壤或木材这样的物质释放金属蒸气,这种带电的金属蒸气浓缩成一个网状的金属纳米粒子球。

这些理论都有些说服力,特别是第三个理论,可以解释为什么球状闪电能够穿过墙壁和关着的窗子,似乎更有说服力。

但是,人们至今尚未在实验室中制造出真正的球状闪电,虽然已模拟出了极微型又短命的球状闪电。事实上,所有的理论在球状闪电的复杂多变性面前都显得那么单薄。一个真正的球状闪电理论应说明所有的现象,包括没有雷暴的情况和球状闪电持续很长时间及球状闪电大如房屋的情形。而要说清这一切,需要更强大的理论。

有人认为,更有说服力的解释应是接近冷聚反应领域,与等离子体现象相关的理论。更有人提出球状闪电和龙卷风一样都是等离子团的现象。还有人设想,最佳的理论可能是把电磁学、电学和等离子及纳米理论综合起来的想法。

总之,球状闪电不仅有趣,而且包含了很多秘密,一旦了解了它的本质,对我们人类的生活或许会有深远的影响。或许,我们不仅能找到人体自焚和通古斯大爆炸的元凶,更能由此找到高效、清洁的新能源。

球状闪电与人体自焚

1966年12月5日,在美国宾夕法尼亚州的波特城,一位煤气工人上午9时来到班特莱医生家查表。他以为老医生尚未起床,就径直走向地下室去查表。一进地下室发现地上有一堆灰烬。他抬头一看,看到灰烬上方的天花板有一个烧穿了的大窟窿。他大吃一惊,赶忙奔上去找那位老医生,却在卫生间看到烧穿窟窿的地板上,只剩下半条人腿,老人的身体已化为灰烬。 整个现场没有丝毫发生火灾的迹象。

有些科学家称这种现象为“人体自焚”,并给它下了个定义:所谓“人体自焚”,是指人体没有同外部火源接触,内部发生燃烧化为灰烬,而灰烬周围一切可燃物体保持原样的一种现象。

根据现有的200多案例,发生“自焚”的人男女比例大约相等;年龄从4个月到114岁都有;身体有胖有瘦,有的案例甚至发生在走路、开车、划船、跳舞的过程之中。

那么,“人体自焚”起于何因?众说纷纭,莫衷一是。在西方,有人认为是人体内有过量的脂肪引起的。这种解释显然站不住脚,因为发生自焚的人有胖有瘦。有些人认为,人体自焚是由于某种天然的“电流体”造成体内可燃物质燃烧。所谓天然“电流体”究竟何所指?还有人认为是由于体内磷质过多,发生自燃,此说没有根据。更有趣的是有人认为这是由于喝了过量的酒,酒精发生自燃的现象。此人还做了个可笑的试验:把酒精注射到一块新鲜的肉里,然而却不见发生“自焚”现象。

近年来,有人指出:“人体自焚”是自然界中的球状闪电引起的,所以不是自燃,而是他燃。持这种观点的人解释道:球状闪电像一个大火球,在空中飘飘忽忽,忽高忽低的移动,常使夜间行路的人大惊失色。球状闪电能穿过门、窗的缝隙、升堂入室、钻进人家,它有时发生爆炸,毁坏建筑物,造成人畜伤亡。它在行经的沿途,遇到任何障碍物时无坚不摧,却又不烧坏周围的可燃之物。通常,一个球状闪电爆炸时释放出的能量,约相当于10公斤TNT炸药爆炸时放出的能量。而且当球状闪电消失后,一般会留下烧焦、硫磺或臭氧的气味。

UFO与球状闪电

由于球状闪电行为的诡秘奇特,有人提出大部分UFO可能就是球状闪电。其理由是:

1.在颜色方面。球状闪电的颜色绚丽多彩,有白色、粉红色、桔红色、蓝色等。UFO也有类似的色彩。

2.在声响方面。球状闪电在运动时会发出轻微的吱吱声、噼啪声,最后静静地消失。UFO由于距离较远,多数听不到声音,但也有少数UFO飞行时会发出呼呼的声音或隆隆的响声。部分UFO还发出热量,这与球状闪电很一致。

3.UFO和球状闪电都能漂浮空中,行踪不定。

但是,持不同观点者则认为球状闪电多产生于雷雨的天气中,而多数UFO目击是发生在晴朗的天气里。况且,球状闪电在空中的运动似乎完全取决于气流,而UFO的运动似乎与气流并不一致。

2、《球状闪电》是科幻作家刘慈欣写的一本以球状闪电为中心展开的科幻小说,书中描述了一个历经球状闪电的男主角对其历尽艰辛的研究里程,向我们展现了一个独特、神秘而离奇的世界。

球状闪电是一种危害较大的闪电。
球状闪电是闪电形态的一种,亦称之为球闪,民间则常称之为滚地雷。球状闪电的平均直径为25厘米,大多数在10~100厘米之间,小的只有0.5厘米,最大的直径达数米。球状闪电偶尔也有环状或中心向外延伸的蓝色光晕,发出火花或射线。颜色常见的为橙红色或红色,当它以特别明亮并使人目眩的强光出现时,也可看到黄、蓝和绿色。其寿命只有1~5秒,最长的可达数分钟。
球状闪电的行走路线,一般是从高空直接下降,接近地面时突然改向作水平移动;有的突然在地面出现,弯曲前进;也有沿着地表滚动并迅速旋转的;运动速度常为每秒1~2米。它可以穿过门窗,常见的是穿过烟囱后进入建筑物,它甚至可以在导线上滑动,有时还发出“嗡嗡”响声。多数火球无声消失,有的在消失时有爆炸声,可以造成破坏,甚至使建筑物倒塌,使人和家畜死亡。遇人遇物后即发生惊人的爆炸,产生刺鼻的气味,造成伤亡、火灾等事故。
预防球状闪电的办法是,在雷雨天气,紧闭门窗,避免穿堂风。如果遇到飘浮的“火球”,轻轻的避开它,千万不要去碰它。
科学家推测,球状闪电是一种气体的漩涡产生于闪电通路的急转弯处,是一团带有高电荷的气体混合物,主要由氧、氮、氢以及少量的氧化氢组成。通常发生在枝状闪电之后,似乎枝状闪电是产生球状闪电的必要条件。球状闪电较为罕见,因而研究它十分困难,至今仍然是自然界中的一个谜

DISCOVER有一期就说球形闪电。
楼主去找找。

如果说宇宙是一个球体,那它是否有边界?

宇宙的形状一直以来都是天文学家们最关心的事,但在连“宇宙有限无限”都不清楚的古代,确定宇宙形状无疑是不可能的。

现代天文学的基础是大望远镜,大型天文台在拥有大望远镜后第一次有能力观测宇宙,上世纪初的埃德温.哈勃就是在大望远镜基础上发现了宇宙膨胀现象,天文学从此就进入到了一个全新的时代。

宇宙空间的膨胀和后来的宇宙大爆炸理论互相验证,后来哈勃望远镜和其他波段的巡天卫星升空之后,人类获得了对“可观测宇宙”进行大规模巡视的能力,结合爱因斯坦广义相对论宇宙观念的“现代宇宙学”开始让人类逐步了解宇宙的真相。

在广义相对论宇宙中,宇宙时空是一个在大尺度上闭合的四维超球体,后来欧航局普朗克卫星绘制的微波背景辐射全图也证明了宇宙在大平坦之下存在的微小“翘曲”,但这种微小翘曲在目前的尺度下并不明显,天文学家希望用更先进的设备来探究其背后的秘密。

如果说未来科学家证实宇宙真的是一个不断膨胀的四维超球体,那么全宇宙相对于飞船就像地球相对于轮船一样

麦哲伦当年虽然没有亲自完成环球航行,但他队友们最后确实证明了“只要方向不变,就能绕地球一周回到原点”,闭合宇宙对于未来的星际探险家来说也意味着“朝宇宙任何一个方向飞最后都会回到原点”,因为宇宙时空是闭合的,我们当做参照系的光也会被时空弯曲所影响。

由于光速限制,每个智慧文明只能看到自己“能看到”的宇宙,人类科学家把“能看到”的宇宙称为可观测宇宙,目前这个宇宙的直径是930亿光年,这个范围之外的星系发出的光还没有飞到地球。

既然是一个球体,那么它所走的东西都是循环的,肯定是没有边啊,你永远都找不着它的边在哪里。
没有。因为按照大爆炸理论,宇宙一直处于膨胀过程中,所以这个所谓的边界是在不断往外延。
没有边界的。宇宙是无限的,现在还处于一个不断膨胀变大的过程。
有。因为假如宇宙是一个球体,而球体是有半径的,所以会有边界。

相对论可信吗?有没有实验依据?

原创][论文] 迈克耳孙-莫雷实验之真相
——一个足可以从源头推翻爱因斯坦相对论的有力证据
陆明华
E-mail:minghua6@126.com
网址:www.wuwuming.fosss.org
( 2006-03-23 首发于人民网科教论坛 )

迈克耳孙-莫雷实验为推翻以太假说做出了不可磨灭的贡献。然而,既然以太假说不能成立,那么,由于迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN的计算始终依赖于以太假说,所以其计算方法也是不可靠的,由此而得出“光速不变,它与地球的运动状态无关”这样的结论显然是不严谨的,同时也是经不起推敲的。但是,“光速不变,它与地球的运动状态无关”这一错误论断却一直沿用至今,并始终是支持爱因斯坦相对论的有力证据。
100年前,爱因斯坦将迈克耳孙-莫雷实验作为建立相对论的可靠支柱。而今,本文将它作为推翻爱因斯坦相对论的有力证据。
1.迈克耳孙-莫雷实验简介
本文有关迈克耳孙-莫雷实验简介的内容都来之于科学出版社1998年出版的大学物理教材《简明大学物理》,特此声明。
在电磁理论发展初期,人们认为光是在所谓“以太”的介质中传播,以太被作为绝对参考系的代表,为了确定绝对参考系(或以太参考系)的存在,历史上许多物理学家做过很多实验,其中最著名的是1881年迈克耳孙探测地球在以太中运动速度的实验,以及1887年他和莫雷所做的更为精确的实验[ ]。
1.1.迈克耳孙-莫雷实验的设计思想
如果有一惯性系S’,相对于绝对空间(或以太)沿光速传播方向以速度v运动,那么自S’系观察光的传播速度V ’(光) 为 c-v ,因此如果从地面一点(视地球为近似惯性系)来测量在不同方向上(如相互垂直的方向)传播的光速,则由于地球的运动将有不同的光速值,这样就可以借以判定地球相对于绝对参考系(或以太)的运动,从而找出绝对参考系(或以太)。这正是迈克耳孙-莫雷实验的设计思路[ ]。
1.2.迈克耳孙干涉仪
于劈形膜干涉实验可知,劈形膜干涉条纹的位置决定于光程差,只要光程差有一微小的变化就会引起干涉条纹的明显移动。迈克耳孙(Michelson 1852~1931)干涉仪就是利用这种原理制成的,其结构如图 01(图略)所示,M1和M2是两面精密磨光的平面反射镜,其中M1是固定的,它的平面位置可以微调;M2用螺旋控制,可作微小移动,G1和G2是两块材料相同、厚薄均匀而且相等的平行玻璃片。在G1的一个表面上镀有半透明的薄银膜,使照射到G1上的光线分成振幅近于相等的透射光和反射光,因此称为分光板,G1、G2这两块玻璃片与M1和M2的倾角为45°。
由光源S发生的光线,射到G1上后分成两束光线,光线①透过G1及G2到达M1,经M1反射后,再穿过G2经G1上的银膜反射到视场中。光线②从G1的镀膜面反射到M2,经M2反射后,再穿过G1到达视场中。显然,光线①和②是两条相干光线,它们在视场中相遇时产生干涉。
由于分光板G1的存在,使M1相对于镀膜面形成一虚像M1’位于M2附近,光线①可以看作是从M1’处反射的。M1’和M2之间形成一空气膜,光线②通过G1三次,加上G2后光线①也通过三次与G1厚度相同的玻璃片(G2起光程补偿作用),这样M1’与M2之间空气膜厚度就是光线①和②的光程差(本文作者加注:这可能是《简明大学物理》教材编辑有误,不然的话,就与下面的公式合不起来。如按下面的公式来表达应为:M1’与M2之间空气膜厚度是光线①和②的光程差的一半)。如果M1与M2并不严格垂直,那么,M1’与M2也不严格平行,则在M1’和M2之间形成空气劈形膜,光线①和②形成等厚干涉,这时观察到的干涉条纹是明暗相间的条纹。若入射单色光波长为λ,则每当M2向前或向后移动λ/2的距离时,光线①和②所产生的光程差δ为±2(λ/2)= ±λ,就可看到干涉条纹移过一条。所以计算视场中移过的条纹数目ΔN,就可以算出M2移动的距离Δx [ ]
Δx = ΔNλ/2
当M2也固定不动时,假如在某种状态下,能够使得光线①和②产生的光程差的变化值Δδ为λ,就可看到干涉条纹移过一条。那么,计算视场中移过的条纹数目ΔN,就可以算出光线①和②所产生的光程差改变量Δδ
Δδ =ΔNλ
同理,如果能测算出光线①和②所产生的光程差变化值Δδ时,就可算出干涉条纹移过的条数ΔN
ΔN = Δδ/λ
1.3.迈克耳孙-莫雷实验的推理过程
如图02(图略)所示,迈克耳孙干涉仪整个装置可绕垂直于图面的轴线转动,并保持光程PM1=PM2=L固定不变,设地球相对于绝对参考系自左向右以速度v运动。当装置处于图示位置时,PM1与v平行,光束①在P、M1间来回所经路线也与v平行,而光速②在P、M2间来回所经路线则与v垂直。可以证明,光束①在P、M1间来回所需时间t1比光速②在P、M2间来回所需时间t2稍长,即t1>t2。如把整个装置绕垂直于图面的轴线转90°,光束①、②所经路线正好互换,于是光束①所需时间t1就比光速②所需时间t2稍短。因而在转动过程中,就能从望远镜T观察到干涉条纹的移动,经计算可得条纹移动数目为:
ΔN = 2Lv2 /λc2
但出乎意料,虽经多次反复实验,都未观察到条纹的移动。这实验,后经多人改进反复做过,始终没有观察到地球相对于以太(或绝对参考系)运动的效应[ ]。

1.4.迈克耳孙-莫雷实验中条纹移动ΔN的计算
由前所述,根据伽利略速度变换,可得
t1 = L/(c-v) +L/(c+v)
= 2Lc/(c2-v2 )
= 2L/[c(1-v2/c2)]
光束②在P→M2’→P”间所经路程实际上是如图03(图略)所示的等腰三角形的两腰之和。故有
ct2 /2 = [L2+(vt2/2)2]1/2
经计算可得
t2 = 2L/(c2-v2)1/2
= 2L/[c(1-v2/c2)1/2]
两束光的时间差为
Δt = t1-t2
=2L/[c(1-v2/c2)] - 2L/[c(1-v2/c2)1/2]
= (2L/c){(1+v2/c2+…) - [1+v2/(2c2)+…]}
≈ (L/c)(v2/c2)
于是,两光束的光程差为
δ= cΔt
≈ Lv2/c2
若把整个装置转过90°,则前后两次的光程差为2δ,在此过程中干涉条纹移动ΔN条,由上式,有
ΔN = 2δ/λ
≈ 2Lv2/(λc2)
然而,无论进行多少次实验,都未能观察到条纹的移动。因此,当时的研究者得出了如下的结论,即:迈克耳孙-莫雷实验结果表明了不存在绝对参考系,以太假说不能成立;光速不变,它与地球的运动状态无关。人们对这一问题比较认同的看法是:迈克耳孙-莫雷实验是否是狭义相对论的实验基础,学术界说法不一。但该实验及其结果有助于我们接受相对论理论[ ]。
以上是《简明大学物理》上关于迈克耳孙-莫雷实验的内容介绍,而以下的内容是本文对《简明大学物理》上关于迈克耳孙-莫雷实验的内容所进行的分析。
2.迈克耳孙-莫雷实验为何始终观察不到地球运动效应呢?
迈克耳孙-莫雷实验的结果否定了光的传播依赖以太这种特殊介质的假说,同时也否定了绝对参考系的存在,这是该实验对物理学所做出的举世公认的最显著的贡献。然而,它对于理论物理还有着更为重要的意义,却并不为人所知,也长期被人们所忽视。那就是,由于迈克耳孙-莫雷实验中条纹移动ΔN的计算过程依赖于以太假说,所以其计算方法本身同样也是不可靠的。如果在当时,人们能够对迈克耳孙-莫雷实验中条纹移动ΔN的计算方法作进一步的探索和研究的话,就不会草率地得出“光速不变,它与地球的运动状态无关”这样一个错误的结论。从而可以有效地遏止像爱因斯坦相对论这样的十分隐密的伪科学理论的产生和发展。
2.1.迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN的计算没有摆脱以太假说的阴影。
当初,迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN的计算依赖于以太假说。光在以太中传播如同声音在空气中传播一样,相对于以太,光速(指光的速率)c恒定不变。按照这样的假设所进行的计算,所得的结果与实验结果完全不符。这除了说明以太假设是错误的以外,同时也说明了依赖于以太假说所进行的迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN的计算也是站不住脚的。
在迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN的计算过程中,始终存在着这样一个参考系,在这个参考系中,光束在传播过程中不管遇到什么情况,光速值始终恒定为c 。如图04(图略)所示的参考系中,光束①在P、M1间来回所需时间t1有两部分构成,光程P→M1’所需的时间为t1’,而光程M1’→P”所需的时间为t1” 。显然,
t1=t1’+t1”
由于在迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN的计算中,光束①在P、M1间来回所需时间
t1=L/(c-v)+L/(c+v)
所以
t1’=L/(c-v)
t1”=L/(c+v)
故得
ct1’=L+v t1’
ct1”=L-v t1”
光程P→M1’所需的时间为t1’,而光程M1’→P”所需的时间为t1” 。在图04所示的参考系中,光束①在P→M1’的光程中,光速为c ,在经过以速度v运动着的平面反射镜M1反射后,即在M1’→P” 的光程中,光速值仍为c 。同样,如图05(图略)所示,光束②在P、M2间来回所需时间t2有两部分构成,光程P→M2’所需的时间为t2’,而光程M2’→P”所需的时间为t2” 。显然,
t2’=t2”= t2/2
在迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN的计算中,光束②在P、M2间来回所需时间
t2 = 2L/(c2-v2)1/2
故得
(ct2/2)2=L2+(v t2/2)2
由此可得
c t2’=[L2+(v t2’)2]1/2
c t2”=[L2+(v t2”)2]1/2
在图05所示的参考系中,速度为c的入射光束一部分经分光板G1反射后成为光束②,由上分析可知,光束②在P→M1’的光程中,光速值为c ,在M2’→P”的光程中,光速值也为c 。
综上所述,在迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN的计算中,始终存在着这样一个参考系,在这个参考系中,光束不管遇到什么情况,其速率始终恒定为c 。也就是说,在迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN的计算过程中,实际上始终依赖于以太假说。然而,按这样的理论所计算出来的结果与实际结果却完全不符。说明以太假说的确是不能成立的。同时也说明了迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN的计算方法同样也是不可靠的。必须摆脱对以太假说的依赖后对迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN进行重新计算。
2.2.对迈克耳孙-莫雷实验的结果进行重新分析。
本文所谓的重新计算,只是为了在计算过程中摆脱以太假说的影响,完全遵守伽利略的相对性原理对其实验过程进行分析,寻找出彻底摆脱以太假说的有别于过去的全新的计算方法。
迈克耳孙-莫雷实验所研究的对象实际上有两个,一为光束,二为迈克耳孙干涉仪本身。研究内容为它们之间的相互作用。根据伽利略相对性原理,当我们研究确定的彼此相互发生作用的对象时,研究所得的结果是不会随着所选择的参考系的不同而不同。也就是说,我们不管选择什么样的参考系来研究这个问题,所得的结果都是相同的。由于已经否定了以太假说,所以根本不存在对于光的传播有着特殊意义的参考系。我们可以选用任何一个参考坐标系来研究这个问题。因此,本文选用相对于光源静止的参考坐标系S和相对于干涉仪静止的参考坐标系S’这两个坐标系来研究这个问题。看看从这两个参考坐标系中所得出的结果到底是什么?是不是相同?
2.2.1.在相对于干涉仪静止的参考坐标系S’中进行分析
如图06(图略)所示,S是相对于光源静止的参考坐标系,所以光源相对于S坐标系是静止的,光源所发出的光,其速率相对于坐标系S为c;而S’是相对于干涉仪静止的参考坐标系,在S坐标系中以速率v沿x轴的正向作匀速直线运动。根据伽利略速度变换可得相对于S’ 坐标系的S坐标系、光源及光的速度
V’(S)= V’(光源)=-v
V’(光)=c-v
干涉仪在S’ 坐标系中是静止的,入射光束的速率为c-v,光束在P处穿过P后形成光束①,速率仍为c-v。由于相对于反射镜M1入射光束的速率为c-v,故其反射光束的速率也为c-v。同理,当光束在P处经P反射到视场时,光束的速率也为c-v。设光束①在P 、M1之间来回传播所需的时间为t1,光束①从P 到M1所需的时间为t1’; 光束①从M1到P所需的时间为t1”。显然
(c-v) t1’ = L1
(c-v) t1”= L1
t1’ = L1/(c-v)
t1”= L1/(c-v)
由此可得,光束①在P、M1间来回所需的时间为
t1=t1’+t1”
= L1/(c-v) +L1/(c-v)
= 2L1/(c-v)
如图07(图略)所示,光束②是进入干涉仪的光束在P处经P反射而成的,由于入射光束的速率相对于P为c-v,故经P反射的光束②的速率也为c-v。同理,经M2反射后,光束②的速率仍为c-v。在回到P处时穿过P后进入视场与光束①相会合。其速率仍然为c-v。设光束②在P 、M1之间来回传播所需的时间为t2,光束②从P 到M2所需的时间为t2’; 光束②从M2到P所需的时间为t2”。显然
(c-v) t2’ = L2
(c-v) t2”= L2
t2’ = L2/(c-v)
t2”= L2/(c-v)
因此,光束②在P、M2间来回所需的时间为
t2=t2’+t2”
= L2/(c-v) +L2 / (c-v)
= 2L2 /(c-v)
由此可见,两光束的时间差为
Δt =t1-t2
= 2L1/(c-v) -2L2 /(c-v)
= 2(L1-L2)/(c-v)
= 2Δx /(c-v)
于是,两光束的光程差为
δ= V’(光)Δt
= (c-v)Δt
= 2Δx (c-v) /(c-v)
= 2Δx
由此可见,两光束的光程差与光速无关,与干涉仪的运动速度无关,只与干涉仪内部PM1与PM2的距离差值Δx有关。也就是说,只要干涉仪相对于光源不作急加速运动或者快速旋转运动的话,那么,不管是把整个装置转过90°,还是180°,只要干涉仪内部PM1与PM2的距离差值Δx不变,两光束所产生的光程差也不会发生改变,就自然观察不到任何干涉条纹的移动了。这样的分析显然与实验的结果是相吻合的。
那么,以上的分析结果是不是对于相对于干涉仪静止的参考坐标系S’有着特殊的依赖呢?下面,本文继续将这个问题摆在相对于光源静止的参考坐标系S中进行分析。
2.2.2.在相对于光源静止的参考坐标系S中进行分析
如图08(图略)所示,S是相对于光源静止的参考坐标系,所以光源相对于S坐标系是静止的,光源所发出的光,其速率相对于坐标系S为c;干涉仪在S坐标系中以速率v沿x轴的正向作匀速直线运动。在坐标系S中干涉仪及光的速度
V (干涉仪)= v
V (光)=c
在坐标系S中,射入运动着的干涉仪的光束速率为c,光束在P处穿过分光板G1后形成光束①,速率仍为c。由于干涉仪以速率v与光束同向运动,当干涉仪由PM1运动到P’M1’时,相对于反射镜M1’,其入射光束的速率为c-v,故相对于反射镜M1’的反射光束的速率也为c-v。因此,相对于坐标系S,经反射镜M1’反射的光束速率就为(c-v)-v。光束①返回到P”处就被反射到视场中,由于光束①返回到P”处时相对于运动着的P”的速度为c-v,所以反射进入视场的光束相对于运动着的P”的速度也为c-v,而相对于坐标系S,反射进入视场的光束的速率应为[(c-v)2+v2]1/2。如图08(图略)所示,设光束①在P 、M1’和P”之间传播所需的时间为t1,光束①从P 到M1’所需的时间为t1’; 光束①从M1’到P”所需的时间为t1”。那么
ct1’= L1+v t1’
[(c-v) -v]t1”= L1-v t1”
算得
t1’ = L1/(c-v)
t1”= L1/(c-v)
由此可得,光束①在P、M1’ 和 P”之间传播所需的时间为
t1=t1’+t1”
= L1/(c-v) +L1/(c-v)
= 2L1/(c-v)
如图09(图略)所示,光束②是进入干涉仪的光束在P处反射而成的,由于入射光束相对于运动的P的速率为c-v,故经P反射的光束②相对于运动的P的速率也为c-v,且相对于运动的P来说方向与入射光速相垂直,因此,相对于坐标系S,经P反射的光束②的速率应为[(c-v)2+v2]1/2。经M2’反射后,光束②的速率为[(c-v)2+v2]1/2。在回到P”处时穿过P”后进入视场与光束①相会合。其速率仍然为[(c-v)2+v2]1/2,如相对于运动的P来说,其速率仍应为(c-v)。如图09(图略)所示,设光束②在P 、M2’和P”之间传播所需的时间为t2,光束②从P 到M2’所需的时间为t2’; 光束②从M2’到P”所需的时间为t2”。由图09可知
(PM2’) 2 = (P’M2’) 2+(PP’) 2
(M2’P”) 2 = (M2’P”) 2+(P’P”) 2
那么
{[(c-v)2+v2]1/2 t2’ }2 = (L2)2+(v t2’ )2
{[(c-v)2+v2]1/2 t2” }2 = (L2)2+(v t2” )2
计算可得
t2’ = L2/(c-v)
t2”= L2/(c-v)
因此,光束②在P、M2’和P”之间传播所需的时间为
t2=t2’+t2”
= L2/(c-v) +L2 / (c-v)
= 2L2 /(c-v)
由此可见,两光束的时间差为
Δt =t1-t2
= 2L1/(c-v) -2L2 /(c-v)
= 2(L1-L2)/(c-v)
= 2Δx /(c-v)
光束①和②进入干涉仪视场后相对于坐标系S的速率均为[(c-v)2+v2]1/2。然而,由于只有当观察者与干涉仪保持相对静止时才能对干涉仪进行观察,所以进入干涉仪视场的光束的速率只能选择相对于干涉仪的速率才与事实相符。光束①和②进入干涉仪视场后相对于干涉仪的速率均为c-v 。于是,两光束的光程差为
δ= (c-v)Δt
= 2Δx (c-v) /(c-v)
= 2Δx
由此可见,在相对于光源静止的参考坐标系S中进行分析,尽管相对光速有所不同,但同样也得出了在相对于干涉仪静止的参考坐标系S’中进行分析所得出的结论。
3.结论
由以上对迈克耳孙-莫雷实验结果的重新分析可以得出如下结论:迈克耳孙-莫雷实验的条纹移动ΔN取决于两光束的光程差的改变量Δδ,而两光束的光程差的改变量Δδ取决于两光束的光程差δ,而两光束的光程差δ,相对于任意一个惯性参考坐标系S来说,与光速VS(光)无关,与干涉仪的运动速度VS (干涉仪)也无关,只与干涉仪内部PM1与PM2的距离差值Δx有关。也就是说,在迈克耳孙-莫雷实验的过程中,只要干涉仪相对于光源不作急加速运动和快速旋转运动的话,那么,不管把整个装置转过90°还是180°,只要干涉仪内部PM1与PM2的距离差值Δx不变,两光束所产生的光程差也不会发生改变,就自然观察不到任何干涉条纹的移动了。这就是迈克耳孙-莫雷实验为何始终观察不到地球运动效应的真正原因。
在以上对迈克耳孙-莫雷实验结果的分析过程中,本文唯一遵循的就是伽利略相对性原理。也就是说,本文在以上的分析中只有一个前提,那就是假设光的传播必须遵守伽利略相对性原理,而在这样的前提下做出的分析所得的结果恰恰与实验结果完全吻合。而一百多年前所作的分析就是因为并没有完全遵守伽利略相对性原理,始终不能摆脱以太假说的影响。所以其分析的结果才与实验结果不符。这一实验再一次证明了伽利略相对性原理所揭示的规律具有普遍的适用性。原先认为光的传播规律特殊并不符合伽利略相对性原理的观点是站不住脚的。这一实验充分证明了光的传播也完全遵循伽利略相对性原理。
爱因斯坦依据迈克耳孙-莫雷实验的结果草率地得出光速对于所有惯性观测者都一样的结论,并把建立在如此意义上的光速不变作为一条基本原理,于此推导出洛伦兹变换来代替伽利略变换,在此基础上才建立起狭义相对论和广义相对论。由此可见,爱因斯坦相对论不但没有科学理论的支持,而且也没有科学实践的支持。可以说,爱因斯坦相对论是有史以来隐藏最深的伪科学理论。同时也是仍在不断发展着的并且是目前体系化程度最高的伪科学理论体系。
100年前,爱因斯坦将迈克耳孙-莫雷实验作为建立相对论的可靠支柱。而今,本文将它作为推翻爱因斯坦相对论的有力证据。

后记:
在人类探索未知世界的历程中,迈克耳孙-莫雷实验给予人们什么启示呢?它让人们产生了对科学本身的反思。技术侧重于知识和方法,而科学侧重于精神和态度。科学的本质可以概括为实事求是的探索精神和脚踏实地的认真态度。如果离开了实事求是和脚踏实地这两点,那么科学技术就只能剩下技术两字了。
相对论刚建立时就完美地解释了水星进动现象,其预言的光的弯曲也很快得到证实。
彭罗斯宣称,对赫尔斯-泰勒脉冲星系统的观测已经累积起了如此确凿的关于引力波存在的证明,这实际上使得广义相对论的精确度已经和实验吻合到10的负14次方,赫尔斯和泰勒因此获得1993年诺贝尔奖。
量子电动力学的实验值符合到小数点后第11位。
要撼动相对论或量子力学,虽不是不可能。但恐怕要在小数点后10位好好掂量掂量才行~~
你的"探索"精神是值得夸奖的,然而你的要求超过了你的"理解"能力.相对论是不容质疑的.没有"狭义相对论"就没有今日的"量子理论"我推荐你读一读<新量子世界>湖南科学技术出版社出版.另外再读一读<物理天文学前沿>同样是这个出版社的书.毫不夸张地说,没有"广义相对论"是不能有这样成果的.我很高兴回答你的问题.
相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦创立,分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是光速不变原理,相对性原理和等效原理。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学,不适用于高速运动的物体和微观条件下的物体。相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”,“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念。
广义相对论
一个极其不可思议的世界
谷锐译 原文:Slaven
广义相对论的基本概念解释:
在开始阅读本短文并了解广义相对论的关键特点之前,我们必须假定一件事情:狭义相对论是正确的。这也就是说,广义相对论是基于狭义相对论的。如果后者被证明是错误的,整个理论的大厦都将垮塌。
为了理解广义相对论,我们必须明确质量在经典力学中是如何定义的。
质量的两种不同表述:
首先,让我们思考一下质量在日常生活中代表什么。“它是重量”?事实上,我们认为质量是某种可称量的东西,正如我们是这样度量它的:我们把需要测出其质量的物体放在一架天平上。我们这样做是利用了质量的什么性质呢?是地球和被测物体相互吸引的事实。这种质量被称作“引力质量”。我们称它为“引力的”是因为它决定了宇宙中所有星星和恒星的运行:地球和太阳间的引力质量驱使地球围绕后者作近乎圆形的环绕运动。
现在,试着在一个平面上推你的汽车。你不能否认你的汽车强烈地反抗着你要给它的加速度。这是因为你的汽车有一个非常大的质量。移动轻的物体要比移动重的物体轻松。质量也可以用另一种方式定义:“它反抗加速度”。这种质量被称作“惯性质量”。
因此我们得出这个结论:我们可以用两种方法度量质量。要么我们称它的重量(非常简单),要么我们测量它对加速度的抵抗(使用牛顿定律)。
人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量。所有的实验结果都得出同一结论:惯性质量等于引力质量。
牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。但他认为这一结果是一种简单的巧合。与此相反,爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道。
日常经验验证了这一等同性:两个物体(一轻一重)会以相同的速度“下落”。然而重的物体受到的地球引力比轻的大。那么为什么它不会“落”得更快呢?因为它对加速度的抵抗更强。结论是,引力场中物体的加速度与其质量无关。伽利略是第一个注意到此现象的人。重要的是你应该明白,引力场中所有的物体“以同一速度下落”是(经典力学中)惯性质量和引力质量等同的结果。
现在我们关注一下“下落”这个表述。物体“下落”是由于地球的引力质量产生了地球的引力场。两个物体在所有相同的引力场中的速度相同。不论是月亮的还是太阳的,它们以相同的比率被加速。这就是说它们的速度在每秒钟内的增量相同。(加速度是速度每秒的增加值)
引力质量和惯性质量的等同性是爱因斯坦论据中的第三假设
爱因斯坦一直在寻找“引力质量与惯性质量相等”的解释。为了这个目标,他作出了被称作“等同原理”的第三假设。它说明:如果一个惯性系相对于一个伽利略系被均匀地加速,那么我们就可以通过引入相对于它的一个均匀引力场而认为它(该惯性系)是静止的。
让我们来考查一个惯性系K’,它有一个相对于伽利略系的均匀加速运动。在K 和K’周围有许多物体。此物体相对于K是静止的。因此这些物体相对于K’有一个相同的加速运动。这个加速度对所有的物体都是相同的,并且与K’相对于K的加速度方向相反。我们说过,在一个引力场中所有物体的加速度的大小都是相同的,因此其效果等同于K’是静止的并且存在一个均匀的引力场。
因此如果我们确立等同原理,两个物体的质量相等只是它的一个简单推论。 这就是为什么(质量)等同是支持等同原理的一个重要论据。
通过假定K’静止且引力场存在,我们将K’理解为一个伽利略系,(这样我们就可以)在其中研究力学规律。由此爱因斯坦确立了他的第四个原理。
爱因斯坦第二假设
我们得出一个自相矛盾的结论。我们用来将速度从一个参照系转换到另一个参照系的“常识相对论”和爱因斯坦的“光在所有惯性系中速度相同”的假设相抵触。只有在两种情况下爱因斯坦的假设才是正确的:要么距离相对于两个惯性系不同,要么时间相对于两个惯性系不同。
实际上,两者都对。第一种效果被称作“长度收缩”,第二种效果被称作“时间膨胀”。
长度收缩:
长度收缩有时被称作洛伦茨(Lorentz)或洛伦茨-弗里茨格拉德(FritzGerald)收缩。在爱因斯坦之前,洛伦茨和弗里茨格拉德就求出了用来描述(长度)收缩的数学公式。但爱因斯坦意识到了它的重大意义并将其植入完整的相对论中。这个原理是:
参照系中运动物体的长度比其静止时的长度要短
时间膨胀:
所谓的时间膨胀效应与长度收缩很相似,它是这样进行的:
某一参照系中的两个事件,它们发生在不同地点时的时间间隔
总比同样两个事件发生在相同地点的时间间隔长。
此原理的一个较为简单但不太精确的陈述是:运动的钟比静止的钟走得更慢。最著名的关于时间膨胀的假说通常被成为双生子佯谬。假设有一对双胞胎哈瑞和玛丽,玛丽登上一艘快速飞离地球的飞船(为了使效果明显,飞船必须以接近光速运动),并且很快就返回来。我们可以将两个人的身体视为一架用年龄计算时间流逝的钟。因为玛丽运动得很快,因此她的“钟”比哈瑞的“钟”走得慢。结果是,当玛丽返回地球的时候,她将比哈瑞更年轻。年轻多少要看她以多快的速度走了多远。
时间膨胀并非是个疯狂的想法,它已经为实验所证实。最好的例子涉及到一种称 为"介子"的亚原子粒子。一个介子衰变需要多少时间已经被非常精确地测量过。无论怎样,已经观测到一个以接近光速运动的介子比一个静止或缓慢运动的介子的寿命要长。这就是相对论效应。从运动的介子自身来看,它并没有存在更长的时间。这是因为从它自身的角度看它是静止的;只有从相对于实验室的角度看该介子,我们才会发现其寿命被“延长”或“缩短”了。?

应该加上一句:已经有很多很多的实验证实了相对论的这个推论。(相对论的)其他推论我们以后才能加以证实。我的观点是,尽管我们把相对论称作一种“理论”,但不要误认为相对论有待于证实,它(实际上)是非常完备的。
爱因斯坦第一假设
全部狭义相对论主要基于爱因斯坦对宇宙本性的两个假设。
第一个可以这样陈述:
所有惯性参照系中的物理规律是相同的
此处唯一稍有些难懂的地方是所谓的“惯性参照系”。举几个例子就可以解释清楚:

假设你正在一架飞机上,飞机水平地以每小时几百英里的恒定速度飞行,没有任何颠簸。一个人从机舱那边走过来,说:“把你的那袋花生扔过来好吗?”你抓起花生袋,但突然停了下来,想道:“我正坐在一架以每小时几百英里速度飞行的飞机上,我该用多大的劲扔这袋花生,才能使它到达那个人手上呢?”
不,你根本不用考虑这个问题,你只需要用与你在机场时相同的动作(和力气)投掷就行。花生的运动同飞机停在地面时一样。
你看,如果飞机以恒定的速度沿直线飞行,控制物体运动的自然法则与飞机静止时是一样的。我们称飞机内部为一个惯性参照系。(“惯性”一词原指牛顿第一运动定律。惯性是每个物体所固有的当没有外力作用时保持静止或匀速直线运动的属性。惯性参照系是一系列此规律成立的参照系。
另一个例子。让我们考查大地本身。地球的周长约40,000公里。由于地球每24小时自转一周,地球赤道上的一点实际上正以每小时1600公里的速度向东移动。然而我敢打赌说Steve Young在向Jerry Rice(二人都是橄榄球运动员。译者注)触地传球的时候,从未对此担心过。这是因为大地在作近似的匀速直线运动,地球表面几乎就是一个惯性参照系。因此它的运动对其他物体的影响很小,所有物体的运动都表现得如同地球处于静止状态一样。
实际上,除非我们意识到地球在转,否则有些现象会是十分费解的。(即,地球不是在沿直线运动,而是绕地轴作一个大的圆周运动)
例如:天气(变化)的许多方面都显得完全违反物理规律,除非我们对此(地球在转)加以考虑。另一个例子。远程炮弹并非象他们在惯性系中那样沿直线运动,而是略向右(在北半球)或向左(在南半球)偏。(室外运动的高尔夫球手们,这可不能用于解释你们的擦边球)对于大多数研究目的而言,我们可以将地球视为惯性参照系。但偶尔,它的非惯性表征将非常严重(我想把话说得严密一些)。
这里有一个最低限度:爱因斯坦的第一假设使此类系中所有的物理规律都保持不变。运动的飞机和地球表面的例子只是用以向你解释这是一个平日里人们想都不用想就能作出的合理假设。谁说爱因斯坦是天才?

爱因斯坦第二假设
19世纪中页人们对电和磁的理解有了一个革命性的飞跃,其中以詹姆斯.麦克斯韦(James Maxwell)的成就为代表。电和磁两种现象曾被认为毫不相关,直到奥斯特(Oersted)和安培(Ampere)证明电能产生磁;法拉弟(Faraday)和亨利(Henry)证明磁能产生电。现在我们知道电和磁的关系是如此紧密,以致于当物理学家对自然力进行列表时,常常将电和磁视为一件事。
麦克斯韦的成就在于将当时所有已知的电磁知识集中于四个方程中:

(如果你没有上过理解这些方程所必需的三到四个学期的微积分课程,那么就坐下来看它们几分钟,欣赏一下其中的美吧)
麦克斯韦方程对于我们的重要意义在于,它除了将所有人们已知的电磁知识加以描述以外,还揭示了一些人们不知道的事情。例如:构成这些方程的电磁场可以以振动波的形式在空间传播。当麦克斯韦计算了这些波的速度后,他发现它们都等于光速。这并非巧合,麦克斯韦(方程)揭示出光是一种电磁波。
我们应记住的一个重要的事情是:光速直接从描述所有电磁场的麦克斯韦方程推导而来。
现在我们回到爱因斯坦。
爱因斯坦的第一个假设是所有惯性参照系中的物理规律相同。他的第二假设是简单地将此原则推广到电和磁的规律中。这就是,如果麦克斯韦假设是自然界的一种规律,那么它(和它的推论)都必须在所有惯性系中成立。这些推论中的一个就是爱因斯坦的第二假设:光在所有惯性系中速度相同
爱因斯坦的第一假设看上去非常合理,他的第二假设延续了第一假设的合理性。但为什么它看上去并不合理呢?
火车上的试验
为了说明爱因斯坦第二假的合理性,让我们来看一下下面这副火车上的图画。 火车以每秒100,000,000米/秒的速度运行,Dave站在车上,Nolan站在铁路旁的地面上。Dave用手中的电筒“发射”光子。

光子相对于Dave以每秒300,000,000米/秒的速度运行,Dave以100,000,000米/秒的速度相对于Nolan运动。因此我们得出光子相对于Nolan的速度为400,000,000米/秒。
问题出现了:这与爱因斯坦的第二假设不符!爱因斯坦说光相对于Nolan参照系的速度必需和Dave参照系中的光速完全相同,即300,000,000米/秒。那么我们的“常识感觉”和爱因斯坦的假设那一个错了呢?

好,许多科学家的试验(结果)支持了爱因斯坦的假设,因此我们也假定爱因斯坦是对的,并帮大家找出常识相对论的错误之处。
记得吗?将速度相加的决定来得十分简单。一秒钟后,光子已移动到Dave前300,000,000米处,而Dave已经移动到Nolan前100,000,000米处。其间的距离不是400,000,000米只有两种可能:
1、 相对于Dave的300,000,000米距离对于Nolan来说并非也是300,000,000米
2、 对Dave而言的一秒钟和对Nolan而言的一秒钟不同
尽管听起来很奇怪,但两者实际上都是正确的。

爱因斯坦第二假设
时间和空间
我们得出一个自相矛盾的结论。我们用来将速度从一个参照系转换到另一个参照系的“常识相对论”和爱因斯坦的“光在所有惯性系中速度相同”的假设相抵触。只有在两种情况下爱因斯坦的假设才是正确的:要么距离相对于两个惯性系不同,要么时间相对于两个惯性系不同。
实际上,两者都对。第一种效果被称作“长度收缩”,第二种效果被称作“时间膨胀”。

长度收缩:
长度收缩有时被称作洛伦茨(Lorentz)或洛伦茨-弗里茨格拉德(FritzGerald)收缩。在爱因斯坦之前,洛伦茨和弗里茨格拉德就求出了用来描述(长度)收缩的数学公式。但爱因斯坦意识到了它的重大意义并将其植入完整的相对论中。这个原理是: 参照系中运动物体的长度比其静止时的长度要短下面用图形说明以便于理解:
上部图形是尺子在参照系中处于静止状态。一个静止物体在其参照系中的长度被称作他的“正确长度”。一个码尺的正确长度是一码。下部图中尺子在运动。用更长、更准确的话来讲:我们相对于某参照系,发现它(尺子)在运动。长度收缩原理指出在此参照系中运动的尺子要短一些。
这种收缩并非幻觉。当尺子从我们身边经过时,任何精确的试验都表明其长度比静止时要短。尺子并非看上去短了,它的确短了!然而,它只在其运动方向上收缩。下部图中尺子是水平运动的,因此它的水平方向变短。你可能已经注意到,两图中垂直方向的长度是一样的。

时间膨胀:
所谓的时间膨胀效应与长度收缩很相似,它是这样进行的:
某一参照系中的两个事件,它们发生在不同地点时的时间间隔
总比同样两个事件发生在相同地点的时间间隔长。
这更加难懂,我们仍然用图例加以说明:

图中两个闹钟都可以用于测量第一个闹钟从A点运动到B点所花费的时间。然而两个闹钟给出的结果并不相同。我们可以这样思考:我们所提到的两个事件分别是“闹钟离开A点”和“闹钟到达B点”。在我们的参照系中,这两个事件在不同的地点发生(A和B)。然而,让我们以上半图中闹钟自身的参照系观察这件事情。从这个角度看,上半图中的闹钟是静止的(所有的物体相对于其自身都是静止的),而刻有A和B点的线条从右向左移动。因此“离开A点”和“到达B点”着两件事情都发生在同一地点!(上半图中闹钟所测量的时间称为“正确时间”)按照前面提到的观点,下半图中闹钟所记录的时间将比上半图中闹钟从A到B所记录的时间更长。
此原理的一个较为简单但不太精确的陈述是:运动的钟比静止的钟走得更慢。最著名的关于时间膨胀的假说通常被成为双生子佯谬。假设有一对双胞胎哈瑞和玛丽,玛丽登上一艘快速飞离地球的飞船(为了使效果明显,飞船必须以接近光速运动),并且很快就返回来。我们可以将两个人的身体视为一架用年龄计算时间流逝的钟。因为玛丽运动得很快,因此她的“钟”比哈瑞的“钟”走得慢。结果是,当玛丽返回地球的时候,她将比哈瑞更年轻。年轻多少要看她以多快的速度走了多远。
时间膨胀并非是个疯狂的想法,它已经为实验所证实。最好的例子涉及到一种称为介子的亚原子粒子。一个介子衰变需要多少时间已经被非常精确地测量过。无论怎样,已经观测到一个以接近光速运动的介子比一个静止或缓慢运动的介子的寿命要长。这就是相对论效应。从运动的介子自身来看,它并没有存在更长的时间。这是因为从它自身的角度看它是静止的;只有从相对于实验室的角度看该介子,我们才会发现其寿命被“延长”或“缩短”了。?
应该加上一句:已经有很多很多的实验证实了相对论的这个推论。(相对论的)其他推论我们以后才能加以证实。我的观点是,尽管我们把相对论称作一种“理论”,但不要误认为相对论有待于证实,它(实际上)是非常完备的。

伽玛参数(γ)
现在你可能会奇怪:为什么你在日常生活中从未注意到过长度收缩和时间膨胀效应?例如根据刚才我所说的,如果你驱车从俄荷马城到勘萨斯城再返回,那么当你到家的时候,你应该重新对表。因为当你驾车的时候,你的表应该比在你家里处于静止状态的表走得慢。如果到家的时候你的表现时是3点正,那么你家里的表都应该显示一个晚一点的时间。为什么你从未发现过这种情况呢?
答案是:这种效应显著与否依赖于你运动速度的快慢。而你运动得非常慢(你可能认为你的车开得很快,但这对于相对论来说,是极慢的)。长度收缩和时间膨胀的效果只有当你以接近光速运动的时候才能注意到。而光速约合186,300英里/秒(或3亿米/秒)。在数学上,相对论效应通常用一个系数加以描述,物理学家通常用希腊字母γ加以表示。这个系数依赖于物体运动的速度。例如,如果一根米尺(正确长度为1米)快速地从我们面前飞过,则它相对于我们的参照系的长度是1/γ米。如果一个钟从A点运动到B点要3秒钟,那么相对于我们的握障担
你可以实验嘛
当然可信
文章标题: 带电小球在空间中不动,我边走路边观测是不是能看见磁场,我要是加速走路是不是还能看见电磁波
文章地址: http://www.xdqxjxc.cn/jingdianwenzhang/111129.html
文章标签:还能  电磁波  带电  不动  小球
Top